[发明专利]一种感应式电流电压变换器及实现高频电流测量的方法

说明书

技术领域

本发明属于电流测量领域，具体涉及一种感应式电流电压变换器及实现高频电流测量的方法。

背景技术

如何准确、方便地测量电流，一直是测量技术领域中努力追求、不断探索的课题。在电路中接入分流器，测量分流器两端的电压，再根据欧姆定律，用测得的电压除以分流器的电阻值。这种测量方法使用设备少、方便、快捷，收到了普遍的欢迎，成为测量电流的主要方法。

20世纪90年代开始，各国家实验室普遍采用商业分流器与热电变换器组合扩展电流量程。用的最多的是美国Fluke公司的Fluke A40、A40A，以及美国Holt公司的分流器Model HCS 1。

使用这些商业产品可将国家基准的电流交直流转换最大扩展到20A。2000年以后有些国家开始摆脱商业产品的限制，研制自己的同轴结构分流器，为了尽可能降低电阻上的功耗，在1A以上自行研制的同轴分流器普遍采取鼠笼结构，典型的是瑞典国家计量院设计的分流器。我国在2006年完成的谐波功率国家基准研究中电流部分采取的就是该分流器。

1988年，美国国家计量院为了满足美国空军校准实验室的要求，设计出了最大输出可达到100A 100kHz的交直流跨导放大器，以及20A到100A的大电流同轴分流器，并将技术转换为美国Clarke Hess公司和Precision Measurement公司的相关产品。因此中国计量科学研究院提出了对国家实验室交流电流的基准量程扩展到高频的100A要求。

一些国家选取NIST设计的分流器Build-up至100A，由于电阻上消耗的功率太大等原因很难得到稳定的可作为国家基准使用的结果。另外从美国研究委员会公布的使用美国国家计量院扩展至100A的测量结果中可以看出在100A、100kHz时NIST分流器的交直流差已经接近1％.

从2000年至今，国际上国家基准交直流转换的研究主要集中于如何将交流国家基准扩展至100A、100kHz。到目前为止，除NIST外，只有奥地利计量院研制成功了另外一种100A、100kHz的分流器。

最近几年，美国Fluke公司精密测试仪器部推出了全新A40B系列精密分流器。电流范围从0.1mA到100A，带宽从DC到100kHz。A40B采用同轴型分流器设计使得分流器受外部磁场影响小，可实现最优的性能。但是这种分流器在对电流源输出电流进行测量时，分流器的负载会对电流源产生负载效应，导致测量结果产生偏差；另外，这种分流器也是利用电阻元器件构成的，在他允许的最大电流工作状态下长时间工作，分流器上的电阻元器件上消耗的电功率转换成加热能量，使分流器发热，使电阻阻值发生变化，从而影响测量电流的准确度。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种感应式电流电压变换器及实现高频电流测量的方法，通过电流电压变换器对电流进行准确测量，并且将频率范围扩展到100kHz，降低采用分流器对电流源测量校准过程中的负载影响。

本发明是通过以下技术方案实现的：

所述感应式电流电压变换器包括同轴穿心感应式电流变比器和标准分流器；

所述同轴穿心感应式电流变比器的电流输入和输出均为同轴结构，其包括外壳10和安装在所述外壳10内的中心棒2、圆环形铁芯7和绕在所述铁芯7上的线圈8；

所述外壳10为圆筒结构，在其两端分别安装有左端盖1和右端盖9；所述左端盖1和右端盖9分别将所述外壳10的两端封闭；

所述中心棒2与所述外壳10同轴线设置，所述铁芯7套在所述中心棒2上，与所述中心棒2同轴线设置，并固定在所述中心棒2上；

在所述外壳10的外表面上设有平台，在该平台上固定有N型头；所述标准分流器通过所述N型头与所述同轴穿心感应式电流变比器连接。

在所述左端盖1的中心位置固定有Lc型头；所述中心棒2的一端穿过并固定在所述Lc型头的中心处，作为Lc型头的芯，即作为所述同轴穿心感应式电流变比器的电流输入端，另一端固定在所述右端盖9上。

所述N型头与所述外壳10之间设有绝缘垫片6，使N型头和外壳10绝缘。

所述N型头的芯4作为所述同轴穿心感应式电流变比器二次端的电流输出端；在所述平台上开有通孔，所述线圈8的一端穿入所述通孔中与N型头的芯4连接，另一端与N型头的皮5连接。